大连理工大学刘凯获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利面向舵面卡死的可重复使用运载器控制力矩重分配方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121432838B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202512015298.4,技术领域涉及:G05B9/03;该发明授权面向舵面卡死的可重复使用运载器控制力矩重分配方法是由刘凯;王冠;和培植;杨峰;安帅斌;李华东设计研发完成,并于2025-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本面向舵面卡死的可重复使用运载器控制力矩重分配方法在说明书摘要公布了:本发明属于可重复使用运载器控制技术领域,具体涉及一种面向舵面卡死的可重复使用运载器控制力矩重分配方法。本发明的目的是为了解决可重复使用运载器舵面卡死时控制力矩分配适配性差、鲁棒性不足的问题,引入考虑舵面协同效应的动态控制分配重构策略实现故障工况下的力矩重分配。该方法包括可重复使用运载器的六自由度模型与舵面卡死故障模型构建;通过在线递推最小二乘算法实现舵面卡死故障的检测;设计考虑舵面协同效应的动态控制分配重构策略实现多操纵面力矩分配。该方法是一种适配宽速域飞行特性的故障检测和动态控制力矩重分配方法及系统,且具有广阔的应用前景。
本发明授权面向舵面卡死的可重复使用运载器控制力矩重分配方法在权利要求书中公布了:1.面向舵面卡死的可重复使用运载器控制力矩重分配方法,其特征在于,包括: 步骤1、构建可重复使用运载器的六自由度模型; 步骤2、舵面卡死故障模型构建; 步骤3、基于在线递推最小二乘算法的面卡死故障检测; 步骤4、考虑舵面协同效应的动态控制分配重构策略;基于步骤3的方法检测出故障后,通过设计动态控制分配重构策略以实现对此故障的容错控制; 步骤4具体如下: 定义一个用于衡量可重复使用运载器舵面协同效应的指标,其表达式如下: 20; 其中,和表示第个和第个舵面的控制效率向量,飞行器共有个舵面;式20中,点积反映两个舵面在控制方向上的投影关系,其表示两者作用的强度;表示对点积进行归一化,将结果限制在区间;最后对所有舵面两两组合的协同效应进行累加,最终值越大,则表明舵面系统的整体协同性越强; 采用一种非线性优化方法,将可重复使用运载器的力矩分配问题统一建模为约束优化问题,通过合理构造目标函数,定义力矩分配的最优准则,同时引入物理约束以解算出最优的执行机构结果;采用的非线性优化方法为序列二次规划法SQP,SQP的形式表达如下: 21; 其中,是目标函数,和分别是等式和不等式约束; 在按照公式20和21的非线性优化的标准形式进行可重复使用运载器控制分配设计时,首先需要根据物理背景构造优化问题,控制分配的输入为控制律的输出,即三轴力矩指令,控制分配的输出为各个舵面的偏转角度;接着确定优化目标,在设计优化目标时,包含了力矩分配误差指标以及舵面协同效应指标; 最终得到的优化目标如下所示: 22; 式中,是实际输出力矩,是期望力矩,是舵面协同指标系数,是设定的舵面协同指标最大值;是飞行器的力矩跟踪误差,其中的力矩通过重构后可重复使用运载器的气动模型得到;是舵面协同效应指标,通过最小化来最大化; 最后,由于可重复使用运载器还存在上下限约束,因此对待优化变量进行约束如下: 23; 式中,和分别是左升降舵偏最小和最大偏转约束值;和分别是右升降舵偏最小和最大偏转约束值;和分别是方向舵偏最小和最大偏转约束值。
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